Dağılı bir hidrolojik model kullanarak Konya kapalı havzasında eksik akım verilerini doldurma ve çoklu istasyon kalibrasyonu

Abstract

Nehirler üzerindeki yapıları tasarlamak, planlamak ve işletmek için su kaynakları mühendislerinin eksiksiz akım verilerine ihtiyaçları vardır. İstatistiksel olarak anlamlı sonuçları ortaya çıkarmak için eksik veri içermeyen, yeterli uzunlukta gözlemler olmalıdır. Yıllar içinde ise bu veriler gerekli aletler ile kayıt altına alınmaya çalışılmıştır. Ancak, Manuel kayıt sırasında gösterge aletinin arızalanması, hava koşullarının değişmesi gibi farklı nedenlerle ölçümlerde eksik kısımlar olabilir. Eksik verilerin bulunması modellerde istenmeyen sonuçlar ortaya çıkarabileceğinden bu eksik veriler çeşitli yollarla doldurulmaya çalışılmıştır. Eksik verilerin doldurulması için ise zaman içerisinde farklı metotlar geliştirilmiştir. \\Bu çalışmada, Moselle Havzası ve Konya Kapalı Havzası (KKH) gibi yağış yönünden farklı iki havza için bir yıllık veri açığını tamamlamak üzere uzaktan algılanan yaprak alan indeksi (YAİ) verileriyle birlikte dağılmış bir hidrolojik model kullanmanın etkinliği değerlendirilmiştir. Veri kalitesinin ve uzunluğunun sonuçlar üzerindeki etkisini göstermek için Moselle Havzası'ndan Cochem istasyonu ve Konya Kapalı Havzası (KKH)'dan D16A100-Küçükmuhsine akım gözlem istasyonu (AGİ) kullanılmıştır. Modelin sonuçlarının tüm havzada değerlendirilebilmesi için dağılmış model tüm KKH için simüle edilmiştir. Modelin tamamının KKH'ya uyarlanmasında ise havza içerisinde bulunan 70 den fazla AGİ'nin verisi kullanılmıştır. İstasyon verilerde yıllar içerisine yayılmış küçük boşluklar için istatistiksel boşluk doldurma yöntemleri geliştirilmiş olduğundan, boşluk zamanının modele etkisi, yani akım zaman serisinin başından, ortasından veya sonundan rastgele seçilen bir yıllık boşluğun model kullanılarak analizi ile modelin veri doldurma verimi test edilmiştir. Nash–Sutcliffe Verimliliği (NSE), Kling-Gupta Verimliliği (KGE) ve Alansal Verimlilik (SPAEF), boşluk doldurmada hidrolojik model (mHM) performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Modelde her istasyon için baştaki 1 yıllık eksik veri simülasyonu yapmak amacı ile sonraki 1 yıl ısınma periyodu olarak, kalan akım verilerinin yarısını kalibrasyon diğer yarısı ise validasyon verisi olarak kullanılmıştır. Ortadaki 1 yıllık eksik veri simülasyonu yapmak için ise en baştaki 1 yıl ısınma periyodu olarak, kalan akım verilerinin boşluğa kadar olan yarısını kalibrasyon boşluktan sonraki yarısı ise validasyon verisi olarak kullanılmıştır. Sondaki 1 yıllık eksik veri simülasyonu yapmak için ise en baştaki 1 yıl ısınma periyodu olarak, kalan akım verilerinin yarısı kalibrasyon, diğer yarısı ise validasyon verisi olarak kullanılmıştır. Bu simülasyon haricinde GR4J modeli ile Cochem istasyonunda simülasyonlar da yapılmıştır. Bu simülasyon da dağılmış model olan mHM ile karşılaştırılmış, iki modelin performans değerlendirmesi yapılmıştır. Modelde ayrıca debi değerleri haricinde havzanın diğer model çıktıları dağılmış hidrolojik model ile elde edilmiş, bu hidrolojik bulgular da yağış verileri ile kıyaslanmıştır. Sonuçlar, mHM'nin sürekli meteorolojik girdiler kullanarak kalibrasyon periyodu boyunca her iki havzadaki (KGE 0.88'in üzerinde) akış dinamiklerini simüle edebildiğini göstermektedir. Ayrıca, kaliteli girdiler ve yeterli uzunlukta kalibrasyona sahip olmanın, bir yıllık uzun veya daha kısa ancak sık boşlukları başarılı bir şekilde doldurmanın anahtarı olduğu gösterilmiştir. Sonuçlar ayrıca mHM'nin Cochem (Moselle)'deki eksik verileri Küçükmuhsine (KKH) istasyonundan alınan verilerden daha iyi tahmin ettiğini göstermektedir. Bu sadece Cochem'in kaliteli ve uzun verileri nedeniyle değil, aynı zamanda Moselle'deki yağmurla beslenen akış rejiminin aralıklı nehirlere kıyasla tahmin edilmesinin daha kolay olmasından kaynaklanmaktadır.